Fenmenos de transporte B Transferncia de calor

Frmulas, equaes e correlaes

( )

Re

Esferas

[ (

) ]

Correlaes empricas

Cilindros concntricos

( )

( )

(

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[ (

)]

(

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Condutividade trmica efetiva

Esferas concntricas

( )

(

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[

( )

(

)

]

Ebulio e condensao

Conduo

Correlaes mais frequentes

EXEMPLOS

1. Sendo um tanque com uma serpentina de 15 mm de dimetro e 15 m de comprimento por

onde vapor saturado condensado a 2,455 bar e 127C aquece 200L de um fluido farmacutico

esttico. A temperatura inicial do fluido de 25C e final 70C. Calcule a quantidade de calor

dissipado da serpentina para o fluido durante o processo de aquecimento.

Dados: hfg = 2,183 x 106 J/kg

c = 2000 J/kg.K

K = 0,25 W/m.K

Pr = 10

= 1100 kg/m

= 4,0 x 10-6 m/s

= 0,002/k

= /Pr

2. Vapor escoa dentro de uma tubulao de 89 mm a uma temperatura de 200C. A

emissividade do material 0,8 e o ambiente no qual a tubulao est inserida marca 20C.

Considerando os dados fornecidos pelo problema, calcule o fluxo de calor cedido para o

ambiente e determine o regime (se laminar ou turbulento) o qual produzido pelo vapor no

interior do tubo, fornecendo o nmero de Nussel para o caso.

Dados: = 2,454 x 10-5m/s

K= 0,03251 W/m.K

Pr = 0,693

Ub = 8 m/s

= 0,00261/k

= 3,544 x 10-5 m/s

3. Chips circulares de 0,25 m de dimetro saem de um forno a 130C e so depositados em um

ambiente que est a 24C para resfriarem. A emissividade do material dos chips 0,9. Atravs

dos demais dados fornecidos, determine o fluxo de calor que cedido ao ambiente.

= 20,92 x 10-6 m/s; k = 0,030 W/m.K; = 29,9 x 10-6 m/s; = 0,00285

4. Duas placas grandes de metal, separadas de 2" uma da outra, so aquecidas a 300C e

100C, respectivamente. As emissividades so 0,95 e 0,3 respectivamente. Calcular a taxa de

transferncia de calor por radiao atravs do par de placas.

5. Um duto de ar quente, com dimetro externo de 22 cm e temperatura superficial de 93C,

est localizado num grande compartimento cujas paredes esto a 21C. O ar no

compartimento est a 27C e o coeficiente de pelcula 5 kcal/h.m.C. Determinar a

quantidade de calor transferida por unidade de tempo, por metro de tubo, se :

a) o duto de estanho ( = 0,1)

b) o duto pintado com laca branca ( = 0,9)

6. Um reator em uma indstria trabalha a 600 C em um local onde a temperatura ambiente

27 C e o coeficiente de pelcula externo 40 Kcal/h.m.C. O reator foi construdo de ao inox

( = 0,06 ) com 2 m de dimetro e 3 m de altura. Tendo em vista o alto fluxo de calor, deseja-se

aplicar uma camada de isolante (k= 0,05 kcal/h mC e = 0,65 ) para reduzir a transferncia de

calor a 10 % da atual. Desconsiderando as resistncias trmicas que no podem ser calculadas,

pede-se :

a) O fluxo de calor antes da aplicao do isolamento;

b) A parcela transferida por conveco aps o isolamento;

c) A espessura do isolante a ser usada nas novas condies sabendo-se que a temperatura

externa do isolamento deve ser 62 C

7. Os gases quentes do interior de uma fornalha so separados do ar ambiente a 25C (h = 17,2

Kcal/h.m.C) por uma parede de tijolos de 15 cm de espessura. Os tijolos tem uma

condutividade trmica de 1,0 kcal/h.m. C e uma emissividade de 0,8 . No regime permanente

mediu-se a temperatura da superfcie externa da parede da fornalha como sendo 100 C.

Considerando que a fornalha est em um grande compartimento cuja temperatura da

superfcie interna igual a temperatura ambiente, qual a temperatura da superfcie interna

da parede da fornalha ?